[发明专利]装配和压实直升飞机主旋翼桨叶分组件的压实装置和方法

说明书

                  技术领域

本发明属于制造设备和方法，更具体地说，属于制造直升飞机主旋翼桨叶用的设备和方法。

                  发明背景

在航空航天工业中有一种扩大复合材料在各种结构和动力学用途中的应用的发展趋势。复合材料应用的一种特定用途是制造直升飞机的主旋翼桨叶。

随着扩大使用复合材料来制造主旋翼桨叶，直升飞机工业正在继续寻找途径改善制造主旋翼桨叶用的工具设备和/或方法，以便减小与主旋翼桨叶有关的单位制造成本。通常，由于在主旋翼桨叶制造过程中出现的部件不合格或返工，每个桨叶的制造成本高于期望成本。在制造过程中复合材料显著受损以致使返工在成本上不合算或成品制成部件超出部件的规定容限时，通常就出现部件不合格。在制造过程中复合材料受损而可以以相对成本效益方式修补损伤时，就出现返工。

Sikorsky飞机部研究成功一项制造直升飞机主旋翼桨叶用的并行制造技术规程，其中作为单独的部件并行制造一个桨叶分组件和一个前缘包皮，然后将预制的桨叶分组件和预制的前缘包皮结合成整体而形成装配好的主旋翼桨叶。随后固化装配好的主旋翼桨叶以形成成品主旋翼桨叶。采用该技术规程需要大量测量，因为经验表明，在直升飞机操作期间主旋翼桨叶的前缘经受不同程度的磨损。由于此种磨损效果，直升飞机主旋翼桨叶的前缘在某些点上在航空动力学方面不适合继续使用。人们认为，不是替换整个主旋翼桨叶而替换可以替换的前缘包皮，可以有效而经济地修理磨损变坏的主旋翼桨叶。

制造桨叶分组件的先有技术工艺涉及使用“蛤壳”式加工装置和复合材料的“湿”法树脂浸渍增强材料工艺。按照当前的竞争性市场，人们认为，使用蛤壳式加工装置和湿法树脂浸渍增强材料工艺制造的桨叶分组件的不合格率是不可接受的。蛤壳式加工装置的可靠性和精确度取决于安置加工装置外形的稳定性、所有紧固件和定位件的合适固定和销接以及外加的桨叶外模制线压力的可变性。蛤壳式加工装置和湿法树脂浸渍增强材料工艺产生收缩而使容限变坏，这导致部件不合格。蛤壳式构型在树脂浸渍增强材料制成的桨叶分组件的跨度上产生非对称的压力分布。

该并行制造技术规程中有关的另一方面是包皮扩展装置，用于使前缘包皮与桨叶分组件整体结合。该前缘包皮具有预制的构型，该构型不允许包皮直接插在桨叶分组件上。相反，前缘包皮的后边缘必须被扩展开，使前缘包皮能够被插在桨叶分组件上。先有技术的包皮扩展装置包括分段的带角度的不锈钢板金属夹具，它们沿翼展方向安装在前缘包皮的后边缘上，与前缘包皮的内模制线(IML)表面(这些表面用复合材料制成)相接触。先有技术夹具有每一段利用一个侧凸轮杆单独驱动。在扩展开包皮后边缘的过程中先有技术的夹具对前缘包皮的内模制线表面施加剪切作用力。由先有技术夹具产生的剪切作用力在受到其剪切作用力的复合材料中造成裂纹和分层作用，导致部件不合格或返工。在先有技术前缘包皮扩展装置的上述缺点之外，各段夹具是顺序单独驱动的，因此扩展开整个前缘包皮包括多次重复操作。这样一种工序不仅费力费时因而费钱，而且它还在前缘包皮的后边缘中产生不需要的应力。

需要提供一种设备，它能扩展前缘包皮以将其插在桨叶分组件上而不在前缘包皮的复合材料中产生裂纹和/或分层使用。最好是，该设备应当在单独一次操作中扩展开前缘包皮，以减少扩展开前缘包皮所需的时间。也需要提供一种装配和压实桨叶分组件用的装置，它能在压实桨叶分组件期间提供均匀的压力分布，这有利于使用预浸处理的复合材料，并保证装置中安置的桨叶分组件部件合适地沿翼弦方向和翼展方向对准。同时需要提供一种包皮扩展装置和压实装置，它们组合起来简化将扩展开的前缘包皮插在桨叶分组件上的过程。

                    发明概述

本发明的一个目的是提供一种包皮扩展/插入装置，该装置能扩展开一个前缘包皮而不在其复合材料中产生裂纹和/或分层作用。

本发明的另一个目的是提供一种包皮扩展/插入装置，该装置能在单独一次操作中扩展开一个前缘包皮。

本发明的第三个目的是提供一种压实装置，用于装配和压实桨叶分组件部件，该装置能在压实桨叶分组件期间形成均匀的压力分布。

本发明的第四个目的是提供一种压实装置，该装置能保证在该压实装置中装配的桨叶分组件的部件沿翼弦方向和沿翼展方向对准。

本发明的第五个目的是提供一种包皮扩展/插入装置和一种压实装置，它们结合在一起极大地简化了将扩展开的前缘包皮装置插在桨叶分组件上的过程。